逆向工程讲座之三 用SURFACER软件进行逆向设计三

1、 车身逆向设计（一）A级曲面评价标准1， A级曲面的定义设计中心从审美角度通过的数模要尊重所有已知的工程、制造和人类因素标准（Human Factors Criteria），并且要满足所有模具工程和刀具加工的要求。2， A级曲面的要求：A级曲面数模是数模要素的的最高要求。输出的数模应该满足下列所有主要的要求：）数模精度误差及设计中心的可交付要求）曲面内在质量）曲面连续过度与质量）过度曲面的流动路径）曲面或局部协调性和对局部特征分界面需考虑的项目）工程制造标准需符合的要求）模具拔模的工程制造需符合的要求3，数模精度误差 使用建模尺寸误差0.01mm和角度误差0.5度将有助于满足相邻曲面的输出要求

2、。使用更严格的误差是允许的，但对满足以下的输出标准可能不是必须的。对特殊要求的零件可提高数量级。 所有外部数模满足尺寸误差0.025mm，相切误差0.50度（例外见以下的注释）。所有的内部数模满足尺寸误差0.025mm，相切误差1.0度（例外见以下的注释）。由于考虑到满足指定的误差需要的时间，放宽以上相连曲面的要求在很小的圆角半径区域是允许的。从美学的质量考虑，这种努力没有附加价值。假若以下的例外没有禁止实体模型的产生和确认，可以被作为最后一着，而不是通用规则。）外部3mm5mm半径圆角-相连曲面相切误差1度。3mm或以下半径圆角-相连曲面相切误差2度。）内部3mm-5mm半径圆角-相连曲面相

3、切误差2度。3mm或以下半径圆角-相连曲面相切误差3度。达到或超过以上误差方针应该是所有数模输出的目标。4， 对于构造实体的曲面数据要求 ）基本曲面应该建立到或超过理论的相交区域，这提供了更大的自由度用来对过度面变化调整和高光线控制。）曲面应该产生预期的延伸，延伸没有任何不正常结果（例如猴尾巴或螺旋）。这允许下游的建模者产生延伸用来满足实体建模、工艺补充面、钻模和夹具需要。）曲面应该修剪到内部边界并且能够缝合，要提供生成修剪实体的理想数据。）曲面应该具有偏置额定材料厚度的性质，如果圆角半径比额定材料厚度小，将是例外情况。曲面偏置的能力考虑内部面片和背部材料厚度的生成。）曲面的创建应该超过零件的

4、周界。5，曲面内在质量的评价每一个曲面在创建期间或之后都应该被评价，有许多适合的诊断工具用来审查曲面内在和边界的质量，但是不能依靠一种分析来显示所有的缺陷。所以要求这些工具结合起来完成一个曲面的彻底的审查。以下是一些建议使用的工具：1）追踪高光线固定或移动光源。2）实体表面或曲面颜色曲率图高斯曲率最大最小曲率平均曲率截面线U或V方向斜率倾斜或拔模方向 3）反射线、地平线照片（hoto Horizon）或纹理图视 4）结合曲率梳的截面分析 5）控制顶点网格6） 最小曲率半径测量和曲面偏置5 曲面分析步骤可以采用一些基本的步骤来评价一个曲面的内部质量）渲染曲面，查找任何不正常鼓起、波纹、扭曲或不连

5、续的高光线。移动光源或旋转零件，许多初始缺陷能被鉴别。）在曲面的U、V方向产生或运行通过曲面的动态的曲率梳截面，寻找任何差异的曲率梳显示：多个尖点或不想要的波折。其他的截面产生方法，如放射装或垂直与一条曲线，对发现开口周围区域的问题是有帮助的。）查看曲面上的控制顶点网格来决定是否曲面构架是连续的和均衡的。）使用U和V方向曲面分析工具来识别或支持UV截面相切工具发现的任何问题。）使用曲面分析工具如高斯曲率、最小和最大曲率半径及平均曲率来进一步研究后帮助确定已经发现的任何问题。）使用最小曲率半径检查来识别可能导致曲面偏置问题的曲率半径。）使用斜率或拔模方向检查针对模具的锁止（die lock）条件

6、来分析曲面。内部曲面内在分析-A柱外表面6 生成曲面的样条曲线高质量曲面生成的基础在于开始时构造较好的样条曲线，这里有一些样条曲线的通用规则。1） 用于曲面的构造曲线的样条应该是单段曲线来帮助降低曲面的复杂性，使用不同阶次不同段数的曲线组通常在一个曲面中将产生高的复杂性，结果是，投影到这个曲面的任何曲线将产生更复杂的曲线（更多段数）。这将产生曲线段数不能减小、曲线必须使用这种情况。2） 3到5阶的样条曲线通常具有足够的自由度来拟合曲面生成的大多数形状。3） 这是一个好的步骤：用一组具有相同特征和比例的线条来生成曲面曲线（见以下）。例如，所有U方向曲线是3阶单段曲线，所有V方向曲线是5阶单段曲线

7、。并且，曲率梳沿着曲面的U或V方向具有相同的形状或至少从一种形状向另一种形状的过渡。7 ，曲线连续下面几幅曲率梳图像，有助于我们比较两条曲线的曲率关系。最好的情况是曲率连续关系。在有些情况下，只能做到相切连续也是可以的。8， 相邻曲面连续 曲面的面片之间有四种连续级别1） 曲率连续（2阶和3阶）-最佳2） 相切连续（1阶）-有些情况下可以接受3） 相交（0阶）-表达最初的设计意图和快速面可以接受4） 不相交 -不允许下面是相切连续和曲率连续的两个实例 使用斑马线和截面线曲率梳来检查连续情况是很有用的。曲面边界线也可以应用角度和距离偏离检查工具来检查。 相交表面（The mating surfa

8、ces ）的连续约束是由设计意图来决定的，但是能做到曲率连续是最好的。然而，利用曲面边界约束来达到相切或曲率连续，却以牺牲曲面内在质量为代价是不可取的。曲面必须避免太多的面片，否则，随着曲率连续的变化，它会引起问题的增加，如：相邻曲面检查，缝隙，亮区断开，曲面片间及曲面中间可能的振动9， 二级圆角面的质量和连续 二级曲面应该是曲率连续的，但是，如果该处比较简单，相切连续的圆角也是可以的。 下面几种数模只能生成相切连续的圆角，而不能生成曲率连续的圆角：1） 两相切线生成圆角的尺寸和宽度一般小圆角只需相切连续2） 主面的方向 如果主面上曲线的方向与生成圆角的方向一致，那它比较容易生成曲率连续的圆角

9、3）圆角的引入线 相切圆角上有长的引入线，有助于面的过渡和高亮更加柔和。4）可视区域彩色斑马线用于检查一些细小的或主要表面与相邻面是否裂开。截面曲线的曲率梳显示主要和圆角面的连续性。 如果圆角面位于较暗区域或未见区域，那就没有必要化更多的时间和精力去让它曲率连续，只满足1阶连续便可以。高斯彩色图谱用于检查曲面内部形状和相切圆角的趋势。10 高亮区域的连续 高亮区域一定是曲率连续的。为了获得曲率连续，考虑到更多的引入线能生成更好的转换特征，需要延长相切线（或曲率线）。 较暗区域（如仪表板里边、护膝垫下端、曲面下面，只需相切连续。在下述图例里，截面曲线显示延长相切线或改变圆角形状可以获得曲率连续。

10、斑马线显示曲率连续的圆角面的光滑过渡一般S形状斑马线显示区域是比较理想的。后侧围板在高亮区域着色后的图象。 11， 过渡曲面的流动路径及高亮度显示区域（1）在结构表面设计中创建相交线是重要的一步，其目的是为了在主要的厚面和倒圆面上控制倒圆的流动路径及高亮度显示区域。因为在某些具有凸台和翻边的零件上有一些变化的内部角，就会出现倒圆不一致或出现波浪状这些意想不到的问题。较小的倒圆与较大的主要倒圆表面的流动线及它的较好的高亮度显示区域是不相配的。这样可预见的情况总是存在，如果它们是错误的，显然可以在数模上得到纠正。尽管这样的情况受限于小的倒圆，但它们存在于明显的可视区域或者是经数学处理的地方。（2）

11、 根据表面 可视性分析曲面为了鉴别出表面的缺陷，精密的分析是有必要的。在大多数情况下，可以用CAD表面模型工具来纠正错误。另外必须考虑的是这样的纠正是否有效或是否有价值。通常缺陷的位置决定了是否有必要纠正。A，低亮度可见区域不严密的误差检查:车身内部：仪表板部位仪表板下部护膝垫中央操纵盒车身外部：装饰件，车身覆盖件，凸缘下端处（end treatments tucked in pockets）车身腰线处模糊区域，门槛下部的表面模糊区域。B，高亮度可见区域较严密的误差检测车身内部：高光泽零纹理的注塑制件仪表板上部和前部表面。车身外部：所有主要板件特别是发动机罩，挡泥板，后侧围，车门，行李箱盖。1

12、2， 全面协调检查 的评估更多是分析各部分的全面协调而不是表面质量，这样的评估对车身内部是较合适的，因为其中很多部分归于仪表板和车门装饰衬板中，但对于车身外部板件也同样有效。单个部分可以做到无缺陷，通过所有指定的质量评估，但是如果邻近面之间在间隙、偏移、零件与零件之间协调方面不协调或者有孔隙（rat holes）存在，那么还需要进行修改。14，工程制造标准需符合的要求如果要得到高质量的数据版本且避免重复劳动，将所有获知的标准组成一个产品设计版本就显得很有必要。保证零件制造与组装所要求的详细程度是一个主要的适时因素。10%-20%的表面细节工作占整个设计和工程工作量的80%-90%。把时间花在不

13、典型的断面设计上等于浪费时间。为了保证以后产品设计的设计进度，这样的情况必须消除。下面的例子显示了如果所有必须的条件不满足，设计中该达到何种详细程度。模具拔模的工程制造需符合的要求要满足冲压与拉延，拔摸角度与分模线是零部件设计中至关重要的一步，它提供了表面原形与包装件的信息。工程和生产决定了钣金件、塑料件，织物件所要求的冲压与拉延，拔摸角度基于这一条件，从加工和冲压角度考虑创建一个设计，使其不会在以后因夹具锁紧装置的变化而变化。 对于复杂的形状零件如仪表板，试图围绕一个拔摸角度所在表面进行设计可能会很困难甚至不可能，特别是在有混合角拉伸时，这样的设计会导致未知深度和长度的凸台和翻边。在这种情况

14、下，即时的模具锁紧检查贯穿于设计过程中。并非所有的结构设计要求零件脱离简单化，而应用一个拔摸角。如果某个表面在视图方向上使零件对称，那么确定一条分界线来分模是很有必要的。这条线与表面上的特征线同样重要，这是因为其在实际零件中是可见的。因此产生一条精确的分界线来定义角度基准必须认真考虑。绘制如扶手、门把手，按钮等零件的分界线是较容易的，但对于更复杂的零件如立柱装饰件、后视镜、方向盘幅条等要求特别考虑，以确保零件在制造商或供应商处不需要再构建表面。很多时候分界线可用来代表一个特征线，并有助于简化建模过程，否则其端点将成为分模点，轮廓线将成为最终表面模型的素线，具体可参见以下方向盘图例。15，车身A

15、级曲面设计检查内容1）点云与被测量体偏差检查2）车身外造型曲面分块检查，看是否符合按曲率变化分块3）点云与外造型曲面偏差检查4）车身外造型曲面总体协调性检查，分别检查沿X、Y、Z轴截取的主断面线的光顺性和曲率变化情况，5） 车身外造型曲面的分块对曲面内部质量进行检查，并特别对前舱盖、翼子板、轮罩进行重点检查，内部质量检查的内容有：（1） 用曲率梳检查。分别按U、V两个方向对曲面的曲率变化进行动态检查，看曲面的曲率是否符合要求（2） 用斑马纹检查。检查曲面是否有波折、突起，检查两临界曲面是否断开、相切或二、三阶连续（3） 用高斯曲率进行检查，检查曲率分布情况（4） 用最小曲率半径检查偏置情况6） 车身内部曲面质量检查（1） 用曲率梳检查。分别按U、V两个方向对曲面的曲率变化进行动态检查，看曲面的曲率是否符合要求（2） 用斑马纹检查。检查曲面是否有波折、突起，检查两临界曲面是否断开、相切（3） 相切误差检查（4） 用最